第三章
纤维形态特征
2
∫ F (l) = lmax l
f (l) ⋅ dl
（3-5）
% 100
50 r(l)
累积分布函数 ⎧S (A)
F (l) ⇒ ⎪⎨W (A) 或M (A) ⎪⎩N (A) 频率密度函数 ⎧s (l ) f (l) ⇒ ⎪⎨w(l) 或m(A) ⎪⎩n(l )
F(l)
O
e
lmax l
第三章 纤维形态的表征
纤维形态表征是指纤维长短、粗细、截面形态和卷曲及转曲的表达与测量。
第一节 纤维的长度及其分布
一、纤维长度指标的基本表达
1．纤维长度 （1）根数加权长度
∑∑ ∫ Ln =
NAA = 1 NA N
lmax 0
NAl
⋅
dl
（3-1）
NA; WA ; SA
n(l); w(l); s(l)
直接 0 根数加权长度分布图 l （Wira 法-毛型纤维）
w(l)
直接 0 重量加权长度分布图 l （梳片法-毛型纤维）
n(l)
直接 0 根数加权长度分布图 l （AFIS 法-棉型纤维）
w(l)
长度偏 光电法测量 移修正 质量、厚度与透光 （须丛曲线-棉型） 微分
须丛曲线微分 近似质量与厚度 （长度累积图）
∑ NA
N
=
∫ LSF 0
n(l) ⋅ dl
⎫ ⎪
l < LSF
⎪
SFCw
= ∑WA l < LSF
W
=
∫
LSF 0
w(l)
⋅
dl ⎪⎬ ⎪
SFCs =
∑ SA
S
=
∫ LSF 0
s(l)
⋅ dl
l < LSF
⎪ ⎪⎭
（3-4）
SFCn≥SFCs≥SFCw
二、纤维长度分布的基本测量
1．一端整齐法 （1）拜氏图
直接
0
l
0
l
图 3-13 各实测长度分布的转换计算示意图
0 重量加权长度分布图 l （罗拉法-棉型纤维）
2．毛、麻纤维 （1）毛纤维
第三章
纤维形态特征
1
毛丛长度 SL 毛丛
传送带 A
长度测量传送带 A 喂入带
探 测
光
器
源
v0
毛丛长度光测量系统 毛丛强度测 量固定夹头 移动夹头
（2）麻纤维 3．等长切断化纤
普通夹
微夹
理想的
图 3-12 普通夹与微夹持的区别及理想夹取
第三章
纤维形态特征
5
三、纤维长度分布及其相互关系
1、纤维的长度分布 2．各种分布间的相互关系 （1）关系图 （2）基本转换方法
四、典型纤维的长度表达
1．棉纤维
压力法测量 l 厚度与截面加权
（长度累积图）
dT(l) dl
微分
0
T(l)
根数加权、重量加权、截面加权 厚度、质量、直径加权 多因素复合加权
控制箱 断裂毛丛称量 图 3-14 ATLAS 结构及毛丛长度测量原理
纤维长度
LS
LC LSS
图 3-15 切断称重法求等长纤维平均长度
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纤维形态特征
2
第二节 纤维的细度及其分布
纤维细度是指纤维粗细的程度。
一、纤维的细度表征
1．分特数Ndt (dtex) 我国法定的线密度单位为特克斯（tex），简称特，表示千米长的纤维或纱线在公定回潮率时
纤维长度分布图（连续或直方图） 纤维长度累积图（连续或直方图）
直接
积分
手排纤维丛
l 根数与直径加权 dX
f(l)
（拜氏图）
dl
微分
0
X
S(l)
纤维长度 (频率密度
或 概率密度)
分布图
电容法测量
dl
截面与根数加权 dS(l)
（长度累积图） dl
微分
0
Δl
l
0
l
dM(l)
r(l)
M(l)dl 微分n(l)I0I
钳口线
3.81mm
输入 光强
光电管
输出 光强
扇形 透镜
上透镜 钳口线 3.81mm
导光纤维
v
I0 −I
I0
光源
集光镜 平面型透镜 下透镜
O
图 3-9 纤维长度照影机测量原理解析图
试样 x
3.81mm 须丛 曲线
x
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纤维形态特征
4
M (A) (或 100%)
3.81mm
O
r ( x)(%)
dl
连续函数 n(l); w(l); s(l)
分组直方图
NA;WA; SA
l
图 3-1 纤维长度分布示意图
（2）质量加权长度 （3）截面加权长度
∑∑ ∫ B =
WAl = 1 WA W
W lmax
0
A
⋅l
⋅
dl
（3-2）
H
=
∑ SAl ∑ SA
=
1 S
∫ S lmax
0
A
⋅ l ⋅ dl
（3-3）
2．纤维长度界限及含量值 （1）长度界限
纤维长度界限或称界限长度（mm）是在某特定纤维含量值C（％）条件下的纤维长度LC，即 超出此长度LC纤维的含量只有C。如C=2.5％，则长度界限为L2.5。 （2）短纤维含量
纤维长度表达中纤维含量值一般是指短纤维的含量值SFC。通过设定最大短纤维长度界限LSF确 定，
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纤维形态特征
1
SFCn =
图 3-6 梳片式长度测量原理图
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纤维形态特征
3
2．逐根测量 （1）Wira 法
（2）AFIS 测量
图 3-7 Wira 单纤维长度仪机构及原理示意图
气流
单根纤维 光源
光束
透镜
检测器 V(40O)
气流
V(0O)
图 3-8 AFIS 纤维长度测量原理图
3．纤维须丛法 （1）光照影法(HVI)
HVI900 (High Volume Instruments)是在上世纪 80 年代初研制出的一种大容量棉纤维测试仪，可 以测量原棉品质的多个指标，如长度和长度均匀度、跨距长度、短纤维指数、强力和伸长率、细度 和成熟度、色泽、杂质和棉结以及含水率等。
100
x Lm
A
Lmax
（2）微夹取法
L 为上半部平均长度 1/ 2
QL 为品质长度
50
C
L2.5 Lmax
L50
Lm
x
L QL 1/ 2
图 3-10 纤维长度累积分布与透光曲线 r(A) 的关系
后罗拉
前罗拉
罗拉隔距
同时握持
后罗拉 握持纤维
浮游纤维
前罗拉 握持纤维
同时握持
图 3-11 跨距长度对罗拉距离的意义
C
最大长度点
L
交叉点
上 4 分位长 下 4 分位长
L2 L4
L5
A Α2
L1 L3
O
B2 B4
B5
B1 B3
B
图 3-2 拜氏图的意义及长度求法
（a）直接量取特征长度值
（b）作图及计算的长度特征值
（2）Almeter 测量
显示
计算机
打印
检测
A/D
一端齐试样
电容器
导杆
控制
移动
电动
图 3-3 Almeter 长度测量仪工作原理示意图
图 3-4 累计分布和频率密度函数
（3）罗拉法
70N 皮辊
9.5mm
罗拉 蜗轮
蜗杆
手柄
上短 下长
厚度 俯视
图 3-5 累计分布和频率密度
该测量可得到重量加权的长度分布数列或直方图，可计算前述所有指标。
（4）梳片法
毛条（纤维条）梳片 ···第 2 次 第 1 次 第 i 次
10mm
10mm
3mm
<5mm
的质量克数。
Nt
=
1000Gk L